學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2021高考物理滬科版新課程一輪復(fù)習(xí)關(guān)鍵能力·題型突破9.1磁場及其對電流的作用含解析溫馨提示:此套題為Word版,請按住Ctrl，滑動鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例,答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。關(guān)鍵能力·題型突破考點一磁場的理解及磁場的疊加幾種常見磁場應(yīng)用【典例1】下列關(guān)于小磁針在磁場中靜止時的指向，正確的是(）【解析】選C。根據(jù)在磁體外部同名磁極相互排斥可知選項A錯誤；應(yīng)用安培定則可知環(huán)形電流中心線上的磁場方向由右向左，小磁鐵N極受到的磁場力向左,選項B錯誤；根據(jù)安培定則可知通電螺線管內(nèi)部磁場向右，內(nèi)部小磁針N極受到的磁場力向右，選項C正確;根據(jù)安培定則可知通電直導(dǎo)線右邊磁場向里,小磁針N極應(yīng)向里,選項D錯誤.磁場的疊加【典例2】(多選）（2018·全國卷Ⅱ）如圖，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導(dǎo)線L1、L2，L1中的電流方向向左，L2中的電流方向向上;L1的正上方有a、b兩點，它們相對于L2對稱。整個系統(tǒng)處于勻強外磁場中，外磁場的磁感應(yīng)強度大小為B0,方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點的磁感應(yīng)強度大小分別為13B0和12B0，方向也垂直于紙面向外。則 A.流經(jīng)L1的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為712BB。流經(jīng)L1的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為112BC.流經(jīng)L2的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為112BD.流經(jīng)L2的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為712B【解析】選A、C.設(shè)L1在a、b兩點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B1，設(shè)L2在a、b兩點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B2，根據(jù)右手螺旋定則，結(jié)合題意B0-(B1+B2)=13B0，B0+B2-B1=12B0，聯(lián)立可得B1=712B0，B2=112B0，選項1。安培定則的應(yīng)用：在運用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時應(yīng)分清“因”和“果”。磁場原因（電流方向)結(jié)果（磁場方向)直線電流的磁場大拇指四指環(huán)形電流的磁場四指大拇指2。磁場的疊加：(1)磁感應(yīng)強度是矢量,計算時與力的計算方法相同，遵守平行四邊形定則，可以用正交分解法進行合成與分解。(2）兩個電流附近的磁場的磁感應(yīng)強度是由兩個電流分別獨立存在時產(chǎn)生的磁場在該處的磁感應(yīng)強度疊加而成的。3。磁場疊加問題的一般解題思路:(1)確定磁場場源，如通電導(dǎo)線.(2）定位空間中需求解磁場的磁感應(yīng)強度的點，利用安培定則判定各個場源在這一點上產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度.如圖所示為M、N在c點產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度。（3)應(yīng)用平行四邊形定則進行合成,如圖中的合磁感應(yīng)強度。【加固訓(xùn)練】1.如圖所示，垂直紙面放置的兩根平行長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2，且I1〉I2,紙面內(nèi)的一點H到兩根導(dǎo)線的距離相等，則該點的磁感應(yīng)強度方向可能為圖中的 （）A。B4B.B3C。B2D.B【解析】選B.根據(jù)題述,I1〉I2,由安培定則，I1在H點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向垂直于H和I1連線，指向右下方，I2在H點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向垂直于H和I2連線，指向左下方。I1在H點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度比I2在H點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大,H點磁感應(yīng)強度為兩磁場的疊加,故H點的磁感應(yīng)強度方向可能為圖中的B3，選項B正確。2.(2017·全國卷Ⅲ)如圖，在磁感應(yīng)強度大小為B0的勻強磁場中，兩長直導(dǎo)線P和Q垂直于紙面固定放置，兩者之間的距離為l.在兩導(dǎo)線中均通有方向垂直于紙面向里的電流I時，紙面內(nèi)與兩導(dǎo)線距離均為l的a點處的磁感應(yīng)強度為零。如果讓P中的電流反向、其他條件不變，則a點處磁感應(yīng)強度的大小為（)A.0B。33B0C.233【解析】選C。如圖所示,P、Q中的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小相等，設(shè)為B1,由幾何關(guān)系可知B1=33B如果讓P中的電流反向、其他條件不變時，如圖所示，由幾何關(guān)系可知：a點處磁感應(yīng)強度的大小為B=B02+B12=233B0,故考點二安培力作用下的導(dǎo)體運動安培力的合力求解【典例3】(2019·全國卷Ⅰ）如圖，等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成，固定于勻強磁場中，線框平面與磁感應(yīng)強度方向垂直，線框頂點M、N與直流電源兩端相接，已知導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號（）A。2F B。1。5F C.0。5F D。0【解析】選B。設(shè)導(dǎo)體棒MN中的電流為I，則導(dǎo)體棒ML、LN中的電流為I2，導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小F=ILB、方向豎直向上。ML、LN兩導(dǎo)體棒受到安培力的合力大小為I2LB=0.5F，方向豎直向上。線框LMN受到的安培力的大小為F+0.5F=1。5F安培力作用下導(dǎo)體的加速問題【典例4】如圖所示,光滑的金屬軌道分水平段和圓弧段兩部分，O點為圓弧的圓心.兩金屬軌道之間的寬度為0.5m，勻強磁場方向如圖所示，大小為0。5T，質(zhì)量為0。05kg、長為0。5m的金屬細桿置于金屬軌道上的M點，當(dāng)在金屬細桿內(nèi)通以電流強度為2A的恒定電流時，金屬細桿可以沿軌道向右由靜止開始運動.已知N、P為導(dǎo)軌上的兩點，ON豎直、OP水平,且MN=OP=1m，A.金屬細桿開始運動時的加速度大小為5mB。金屬細桿運動到P點時的速度大小為5C.金屬細桿運動到P點時的向心加速度大小為10mD。金屬細桿運動到P點時對每一條軌道的作用力大小為0。75N【解析】選D。金屬細桿在水平方向受到安培力作用,安培力大小F安=BIL=0。5×2×0。5N=0。5N,金屬細桿開始運動時的加速度大小為a=F安m=10m/s2，選項A錯誤；對金屬細桿從M點到P點的運動過程進行分析，F(xiàn)安（lMN+lOP)=1J，重力做功WG=—mg·lON=-0.5J，由動能定理得W安+WG=12mv2，解得金屬細桿運動到P點時速度大小為v=20m/s,選項B錯誤;金屬細桿運動到P點時加速度可分解為水平方向的向心加速度和豎直方向的重力加速度，水平方向的向心加速度大小a′=v2r=20m/s2，選項C錯誤；在P點金屬細桿受到軌道水平向左的作用力F，水平向右的安培力F安,由牛頓第二定律得F—F安=mv2r，解得F=1.5N，每一條軌道對金屬細桿的作用力大小為0。75N,由牛頓第三定律可知，金屬細桿運動到P安培力作用下的轉(zhuǎn)動問題【典例5】一個可以自由運動的線圈L1和一個固定的線圈L2互相絕緣垂直放置，且兩個線圈的圓心重合，如圖所示.當(dāng)兩線圈中通以圖示方向的電流時，從左向右看,線圈L1將 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號（）A.不動 B。順時針轉(zhuǎn)動C.逆時針轉(zhuǎn)動 D。在紙面內(nèi)平動【解析】選B。法一：電流元法把線圈L1沿水平轉(zhuǎn)動軸分成上下兩部分，每一部分又可以看成無數(shù)段直線電流元,電流元處在L2產(chǎn)生的磁場中，根據(jù)安培定則可知各電流元所在處的磁場方向向上，由左手定則可得,上半部分電流元所受安培力均指向紙外，下半部分電流元所受安培力均指向紙內(nèi)，因此從左向右看線圈L1將順時針轉(zhuǎn)動.故B正確.法二：等效法把線圈L1等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流I2的中心，小磁針的N極應(yīng)指向該點環(huán)形電流I2的磁場方向，由安培定則知I2產(chǎn)生的磁場方向在其中心處豎直向上，而L1等效成小磁針后，轉(zhuǎn)動前,N極指向紙內(nèi),因此小磁針的N極應(yīng)由指向紙內(nèi)轉(zhuǎn)為向上，所以從左向右看，線圈L1將順時針轉(zhuǎn)動。故B正確。法三：結(jié)論法環(huán)形電流I1、I2之間不平行，則必有相對轉(zhuǎn)動，直到兩環(huán)形電流同向平行為止,據(jù)此可得，從左向右看，線圈L1將順時針轉(zhuǎn)動。故B正確。判斷安培力作用下的導(dǎo)體的運動情況的方法【典例6】如圖所示，兩個完全相同、所在平面互相垂直的導(dǎo)體圓環(huán)P、Q中間用絕緣細線連接，通過另一絕緣細線懸掛在天花板上，當(dāng)P、Q中同時通有圖示方向的恒定電流時，關(guān)于兩圓環(huán)的轉(zhuǎn)動（從上向下看)以及細線中張力的變化,下列說法正確的是 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號()A.P順時針轉(zhuǎn)動，Q逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動時P與天花板連接的細線張力不變B。P逆時針轉(zhuǎn)動，Q順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動時兩細線張力均不變C.P、Q均不動，P與天花板連接的細線和與Q連接的細線張力均增大D.P不動,Q逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動時P、Q間細線張力不變【解析】選A。根據(jù)安培定則，P產(chǎn)生的磁場的方向垂直于紙面向外,Q產(chǎn)生的磁場水平向右，根據(jù)左手定則，P將順時針轉(zhuǎn)動，Q逆時針轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)動后P、Q兩環(huán)的相鄰處電流的方向相同，所以兩個圓環(huán)相互吸引，P、Q間細線張力減小。由整體法可知，P與天花板連接的細線張力總等于兩環(huán)的重力之和,大小不變；故A正確,B、C、D錯誤。故選A。SHAPE1。安培力大小計算常用公式F=BIL，要求兩兩垂直，應(yīng)用時要滿足：（1)B與L垂直;（2)L是有效長度，即垂直磁感應(yīng)強度方向的長度。2。判斷安培力作用下的導(dǎo)體運動情況的方法：電流元法分割為電流元安培力方向→整段導(dǎo)體所受合力方向→運動方向特殊位置法在特殊位置→安培力方向→運動方向等效法環(huán)形電流→小磁針通電螺線管→條形磁鐵結(jié)論法同向電流互相吸引，異向電流互相排斥;兩不平行的直線電流相互作用時，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢轉(zhuǎn)換研究對象法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運動或運動趨勢的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律確定磁體所受電流磁場的作用力，從而確定磁體所受合力及運動方向3。安培力做功的特點和實質(zhì)：(1)安培力做功與路徑有關(guān)，這一點與電場力不同。（2)安培力做功的實質(zhì)是能量轉(zhuǎn)化.①安培力做正功時,將電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機械能或其他形式的能。②安培力做負功時，將機械能轉(zhuǎn)化為電能或其他形式的能?！炯庸逃?xùn)練】1。(多選)（2017·全國卷Ⅱ)某同學(xué)自制的簡易電動機示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制而成，漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出，并作為線圈的轉(zhuǎn)軸.將線圈架在兩個金屬支架之間，線圈平面位于豎直面內(nèi)，永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來，該同學(xué)應(yīng)將 (）A。左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉B.左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉C.左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉D。左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉,右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉【解析】選A、D.如果將左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉，則線圈在安培力作用下轉(zhuǎn)動起來,每轉(zhuǎn)一周安培力驅(qū)動一次，可保證線圈不斷地轉(zhuǎn)動,A正確；如果左、右轉(zhuǎn)軸上下側(cè)的絕緣漆均刮掉,不能保證線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動下去，B錯誤；如果僅將左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉，則線圈中不可能有電流，因此線圈不可能轉(zhuǎn)動,C錯誤；如果左轉(zhuǎn)軸上下側(cè)的絕緣漆均刮掉，右轉(zhuǎn)軸僅下側(cè)的絕緣漆刮掉其效果與A項相同，故D正確。2。（多選）如圖是小麗自制的電流表原理圖.質(zhì)量為m的均勻細金屬桿MN與一豎直懸掛的絕緣輕彈簧相連，彈簧勁度系數(shù)為k，在邊長ab=L1、bc=L2的矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向外。MN的右端連接一絕緣輕指針,可指示出標(biāo)尺上的刻度，MN的長度大于ab。當(dāng)MN中沒有電流通過且處于靜止時，MN與ab邊重合，且指針指在標(biāo)尺的零刻度；當(dāng)MN中有電流時，指針示數(shù)可表示電流大小。MN始終在紙面內(nèi)且保持水平，重力加速度為g。則 （)A。要使電流表正常工作，金屬桿中電流方向應(yīng)從M至NB.當(dāng)該電流表的示數(shù)為零時，彈簧的伸長量為零C.該電流表的量程是Im=kD。該電流表的刻度在0～Im范圍內(nèi)是不均勻的【解析】選A、C。要使電流表能正常工作，則金屬桿受到的安培力的方向應(yīng)該豎直向下，根據(jù)磁場的方向和左手定則可知，金屬桿中電流方向應(yīng)從M至N，故A正確；當(dāng)該電流表的示數(shù)為零時，說明金屬桿中電流為零，此時金屬桿受豎直向下的重力和豎直向上的彈力作用,根據(jù)平衡條件和胡克定律可知，彈簧的伸長量為x=mgk，故B錯誤；根據(jù)平衡條件和胡克定律可知,kx=mg，k（x+L2）=mg+BImL1,解得Im=kL2BL1，即該電流表的量程為Im=kL2BL1，故C正確；根據(jù)平衡條件和胡克定律可知,k(x+l)=mg+BIL1，解得I=k3。實驗室經(jīng)常使用的電流表是磁電式儀表,這種電流表的構(gòu)造如圖甲所示。蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻輻向分布的。當(dāng)線圈通以如圖乙所示的電流時，下列說法不正確的是 ()A.線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感線平行B.線圈轉(zhuǎn)動時，螺旋彈簧被扭動，阻礙線圈轉(zhuǎn)動C。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示的位置時，b端受到的安培力方向向上D。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到圖乙所示的位置時,安培力的作用使線圈沿順時針方向轉(zhuǎn)動【解析】選C。由于磁場是均勻輻向分布的，因此線圈平面始終與磁感線平行,故A正確；線圈轉(zhuǎn)動時，會使彈簧扭動，產(chǎn)生一個阻礙線圈轉(zhuǎn)動的力,故B正確；當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動到圖乙所示的位置時，a端所受到的安培力方向向上，b端所受到的安培力方向向下，使線圈順時針轉(zhuǎn)動,故D正確，C錯誤，故選C。4。如圖所示，在傾角為θ=37°的斜面上，固定一寬為L=1.0m的平行金屬導(dǎo)軌?，F(xiàn)在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量m=0。4kg、電阻R0=2。0Ω、長為1。0m的金屬棒ab，它與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5.整個裝置處于方向豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為B=2T的勻強磁場中.導(dǎo)軌所接電源的電動勢為1.0Ω，若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，滑動變阻器的阻值符合要求，其他電阻不計,g取10m/s2，sin37°=0.6,cos37°=0.8?，F(xiàn)要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止不動，（1）金屬棒所受安培力的取值范圍；(2)滑動變阻器接入電路中的阻值范圍.【解析】(1）當(dāng)金屬棒剛好